多功能彩灯控制器
数字电子技术课程设计
多功能彩灯控制器
姓名：
专业：电子信息工程 班级：06-2 学号：
院系：电气工程与自动化
二零零七年一月二一日
1
多功能彩灯控制器课程设计任务书
现代生活中，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中，现以该课题为例进行分析与设计。
二、设计课题
1．题目
彩灯循环控制电路的设计与制作。 2．技术指标
（1）彩灯能够自动循环点亮。 （2）彩灯循环显示且频率快慢可调。 （3）控制电路具有16路以上输出。
（4）给电路添加复位控制功能，复位按钮闭合彩灯输出，复位按钮断开彩灯熄灭。 3．设计要求
（1）画出电路原理图（或仿真电路图）。 （2）元器件及参数选择。 （3）电路仿真与调试。 （4）PCB文件生成与打印输出。 4．制作要求
自行安装与调试，发现问题和解决问题。 5．编写设计报告
写出设计与制作全过程，附上有关资料和图纸及心得体会等。
（二）设计过程举例
在实际工作中，能够实现上述设计任务要求的电路形式或方案很多，现给出几种与数
字电路内容结合紧密且容易实现的电路方案，以期开阔思路，学习数字电路的设计与制作方法。
方案一 1．课题分析
此电路主要由三部分组成，其整体框图如图5-1所示。
2
图5-1彩灯循环控制器电路框图
图5-2 555定时器组成的振荡器
2．方案论证与实现 （1）振荡电路
主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能
产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，电路如图5-2所示。
（2）计数器／译码分配器
计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数
／分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
3
CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
CD4017的管脚分布图如图5-3所示。
图5-3 CD4017的管脚分布图 图5-4 CD4017与发光二极管组成的显示电路图
（3）显示电路
主要由发光二极管组成，如图5-4所示。当CD4017的输出端依次输出高电平时,驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。发光二极管要求驱动电压小一点，一般在1.66 v左右，电流在5 mA左右。彩灯的循环速度由脉冲源频率决定。R、C构成微分电路，用于上电复位。如有兴趣也可以把发光二极管换成各种颜色的彩灯，这样循环起来就更加好看了。
整机电路如图5-5所示。
4
图5-5 方案一整机电路图
3．PCB图设计与生成
（1）由整机电路图直接生成网络表。 （2）调用Protel PCB，并进行元器件合理布局。 （3）调用网络表，并自动布线。 （4）PCB图的人工调整及打印输出。
设计完成的PCB图如图5-6所示, 如图5-7所示
图5-6 整机电路PCB图
5
6
一样，可用在灯光布置或装饰上。其整体电路设计如图5-8所示，图中使用了两条总线Bus1和Bus2，使电路连线简单、清晰。
图5-8方案二整机电路图
3．PCB图设计与生成
（1）由整机电路图直接生成网络表。 （2）调用Protel PCB，并进行元器件合理布局。 （3）调用网络表，并自动布线。 （4）PCB图的人工调整及打印输出。
设计完成的PCB图如图5-9所示, 如图5-10所示
图5-9 整机电路PCB图
7
8
心得体会
在课程设计的过程中，较多的时间是用来查阅资料，因为还是第一次做电子课程设计，图书馆的资料很有限，所以一般通过网上查阅，在此查阅期间，我学会了怎样使用超星阅读器和PDF阅读器。
通过电子线路课程设计，我了解了电子产品设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，能用Portel等软件绘制PCB图，掌握了电子电路调试的方法，能独立解决设计与调试过程中出现的一般问题，能正确选用元器件与材料，能对所设计电路的指标和性能进行测试并提出改进意见，能查阅各种有关手册和正确编写设计报告。 由于这次的课程设计是一个人单独作一个课题，所以我是采用以自学为主的学习方法。在学完《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》课程之后，我已经具有了一定的理论基础，实践技能和自学能力。在复习和课程设计任务有关的单元电路，理清头绪，按照电子电路的一般设计步骤进行设计。虽然一个人做有点困难，途中不知碰到了多少难题，由于是我自己解决的，所以在解决这些实际难题中得到了很大的提高。
参考文献
[1] 童诗白.清华大学电子学教研组.数字电子技术基础（第三版）.高等教育出版社，2001
[2] 杨才春.《电子报》合订本（上）.成都：四川科学技术出版社，2002 [3] 杨才春.《电子报》合订本（下）.成都：四川科学技术出版社，2002 [4] 康华光. 数字电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，2000
9